観察・観測による断層帯の発達過程とミクロからマクロまでの地殻構造の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake-
• Project/Area Number: 26109004
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 竹下 徹 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30216882)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 慎一 東京大学, 地震研究所, 准教授 (00251455) ; 豊島 剛志 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10227655) ; 藤内 智士 高知大学, 自然科学系, 助教 (10632557) ; 奥平 敬元 大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20295679) ; 加藤 愛太郎 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (20359201) ; 松本 聡 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40221593) ; 亀田 純 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40568713) ; 廣野 哲朗 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70371713) ; 藤本 光一郎 東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (80181395) ; 重松 紀生 独立行政法人産業技術総合研究所, 活断層・火山研究部門, 研究員 (80308163) ; 小林 健太 新潟大学, 自然科学系, 講師 (30283005)
• Project Period (FY): 2014-06-27 – 2019-03-31
• Keywords: 断層構造の発展 / 低速定常変形 / 地震性高速変形 / 地震観測 / 上部地殻 / 下部地殻 / 断層の力学的状態 / 断層セグメント・ジョグ

Outline of Annual Research Achievements

計画研究B01の地質サブグループは、本年度に以下の装置を５つの機関に導入し、次年度以降の研究に備えて装置の立ち上げと、予備測定を行った（走査型プローブ顕微鏡、北海道大学；　非破壊急速冷凍装置、産総研；　小型カソードルミネッセンスシステム；　新潟大学・大阪市立大学；　フーリエ変換赤外分光光度計、大阪大学）。地質サブグループの上部地殻班は三重県や愛媛県の中央構造線の調査を開始した。三重県中央構造線では複数個所で詳細なルートマップの作成・露頭記載を行った。断層の中核部ではより古い構造を切ってより新しい構造が発達していること、走向方向に複数の幾何学的断層セグメントとジョグの構造が見られることが明らかになった。地震性高速変形班は2000年鳥取県西部地震が生じた地域で露出した断層の予備調査を開始するとともに、2014年11月22日に生じた長野県北部地震を引き起こした神城断層について、地表地震断層および関連すると思われる活断層露頭の調査を行った。下部地殻断層班は、これまで採集された岩石試料を用いて変形微細組織解析を行い、下部地殻における剪断帯の形成・発達機構に関して考察した。例えば、日高変成帯において、地震性高速すべりによる炭素の変形・アモルファス化・同位体組成変化とその役割について明らかにした。地震観測サブグループはA01（応力班）の鳥取県西部地震震源域における地震観測を共同で実施しデータ収録を進めた。同時に、鳥取県西部地域の既存データの再解析により震源・地震波速度構造を推定するとともに、発震機構解データの整理を行った。また、他地域における断層と発震機構解との関係を調べ、断層の力学的状態の検出可能性を確かめることが出来た。分担者の重松紀生は国際陸上科学掘削計画（ICDP）が実施するアルパイン断層深部掘削プロジェクト（DFDP）でカッティングスの記載，検層データに基づきアルパイン断層上盤の岩相変化を明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の研究の目標は、各種装置を導入しその立ちあげを行い、予備測定を開始するとともに、各主要研究フィールドについては予備調査を行うことが目的であった。導入した５つの装置（走査型プローブ顕微鏡、北海道大学；　非破壊急速冷凍装置、産総研；　小型カソードルミネッセンスシステム、新潟大学・大阪市立大学；　フーリエ変換赤外分光光度計、大阪大学）についてはすべて立ちあげ実験が終了し、予備測定も開始されつつある。地質サブグループの上部地殻班は三重県や愛媛県の中央構造線の調査を開始し、いくつかの新知見を既に得たほか、地震性高速変形班も鳥取県西部地震地域で断層の予備調査を開始するとともに、もともと研究計画に含められていなかったが、2014年11月22日に生じた長野県北部地震を引き起こした神城断層についても地表地震断層の調査を行った。下部地殻班は、既存試料の微細構造解析を進め、研究成果を論文として公表した。地震観測サブグループは計画通りA01（応力班）の鳥取県西部地震震源域における地震観測を共同で実施しデータ収録を進めた。データは収録中であるため、鳥取県西部地域の既存データの再解析により震源・地震波速度構造を推定するとともに、発震機構解データの整理を行った。アルパイン断層深部掘削プロジェクト（DFDP）には本計画研究のメンバーが長期間参加し、本プロジェクトを推進するニュージーランドの研究者と計画研究B01に携わる研究者の間に、今後の研究協力の基礎を築くことが出来た。以上、今年度の研究は概ね順調に、当初予想していた通りに進展している。

Strategy for Future Research Activity

計画研究B01での大きな問題点は、分担者の数が多く、また４つの班に分かれて研究を行っているので、これら４つの班の研究が有機的にどのように繋がっていて、班間でどのような融合研究を行っていくべきかを明確にすることなしには計画研究B01を大きく推進させることは出来ないことである。今後の研究の推進のために最も重要な方策は、断層構造の発展過程・機構、発展に伴う強度の低下や地震の繰り返し発生過程・機構等、計画研究B01で解明すべき問題について、作業仮説（モデル）を構築し、モデルを検証するために４つの班の構成メンバーがどのような研究を行っていくべきか、継続的に議論することである。

Research Products

• [Journal Article] Estimation of slip rate and fault displacement during shallow earthquake rupture in the Nankai subduction zone (2015)
  • Author(s): Hamada, Y., A., Sakaguchi, W., Tanikawa, A., Yamaguchi, J., Kameda, G. Kimura
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 67:39 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0208-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pelagic smectite as an important factor in tsunamigenic slip along the Japan Trench (2015)
  • Author(s): Kameda, J., M. Shimizu, K. Ujiie, T. Hirose, M. Ikari, J. Mori, K. Oohashi, G. Kimura
  • Journal Title: Geology Volume: 43 Pages: 155-158
  • DOI: 10.1130/G35948.1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Strength characteristics of Japan Trench borehole samples in the high-slip region of the 2011 Tohoku-Oki earthquake (2015)
  • Author(s): Ikari, M., J. Kameda, A. Kopf, D. Saffer
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 412 Pages: 35-41
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2014.12.014
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Multiple damage zone structure of an exhumed seismogenic megasplay fault in a subduction zone - a study from the Nobeoka Thrust Drilling Project (2015)
  • Author(s): Hamahashi, M., Y. Hamada, A. Yamaguchi, G. Kimura, R. Fukuchi, S. Saito, J. Kameda, Y. Kitamura, K. Fujimoto, Y. Hashimoto
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 67:30 Pages: 1-21
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0186-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structure and lithology of the Japan Trench subduction plate boundary fault (2015)
  • Author(s): Kirkpatrick, J.D., C.D. Rowe, K. Ujiie, J.C. Moore, C. Regalla, F. Remitti, V. Toy, M.Wolfson-Schwehr, J. Kameda, S. Bose, F.M. Chester
  • Journal Title: Tectonics Volume: 34 Pages: 53-69
  • DOI: 10.1002/2014TC003695
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-temperature fracturing and subsequent grain-size-sensitive creep in lower crustal gabbros: Evidence for coseismic loading followed by creep during decaying stress in the lower crust? (2015)
  • Author(s): T. Okudaira, P. Jerabek, H. Stunitz, F. Fusseis
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: in press Pages: **-**
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Extensive normal faulting during exhumation revealed by the spatial variation of phengite K-Ar ages in the Sambagawa metamorphic rocks, central Shikoku, SW Japan (2015)
  • Author(s): Takeshita, T., Yagi, K., Gouzu, C., Hyodo, H., Itaya, T.
  • Journal Title: Island Arc Volume: in press Pages: **-**
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Strain-induced amorphization of graphite in fault zones of the Hidaka metamorphic belt, Hokkaido, Japan (2015)
  • Author(s): Nakamura, Y., Oohashi, K., Toyoshima, T., Satish-Kumar, M., Akai, J.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology Volume: 72 Pages: 142-161
  • DOI: org/10.1016/j.jsg.2014.10.012
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Multiple slow-slip events during a foreshock sequence of the 2014 Iquique, Chile Mw 8.1 earthquake. (2014)
  • Author(s): Kato, A., Nakagawa, S.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 41 Pages: 5420-5427
  • DOI: 10.1002/2014GL061138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of a hidden Boso slow slip event immediately after the 2011 Mw 9.0 Tohoku-Oki earthquake, Japan (2014)
  • Author(s): Kato, A., Igarashi, T., Obara, K.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 41 Pages: 5868-5874
  • DOI: 10.10002/2014GL061053
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-volcanic seismic swarm and fluid transportation driven by subduction of the Philippine Sea slab beneath the Kii Peninsula, Japan (2014)
  • Author(s): Kato, A., Saiga, A., Takeda, T., Iwasaki, T., Matsuzawa, T.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66:86 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-86
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Imaging of the early acceleration phase of the 2013?2014 Boso slow slip event (2014)
  • Author(s): Sugan, M., Kato, A., Miyake, H., Nakagawa, S., Vuan, A.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 41 Pages: 7493-7500
  • DOI: 10.1002/2014GL061550
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stress rotations and the long-term weakness of the Median Tectonic Line and the Rokko-Awaji Segment (2014)
  • Author(s): Famin, V., Raimbourg, H., Garcia, S., Bellahsen, N., Hamada, Y., Boullier, A-M., Fabbri, O., Michon, L., Uchide, T., Ricci, T., Hirono, T., Kawabata, K.
  • Journal Title: Tectonics Volume: 33 Pages: 1900-1919
  • DOI: 10.1002/2014TC003600
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Friction properties of the plate boundary megathrust beneath the frontal wedge near the Japan Trench: an inference from topographic variation (2014)
  • Author(s): Koge, H., T. Fujiwara, S. Kodaira, S. Tomoyuki, J. Kameda, Y. Kitamura, M. Hamahashi, R. Fukuchi, A. Yamaguchi, Y. Hamada, J. Ashi, G. Kimura
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66:153 Pages: 1-10
  • DOI: doi:10.1186/s40623-014-0153-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Changes in illite crystallinity within an ancient tectonic boundary thrust caused by thermal mechanical and hydrothermal effects: An example from the Nobeoka Thrust southwest Japan (2014)
  • Author(s): Fukuchi, R., K. Fujimoto, J. Kameda, M. Hamahashi, A. Yamaguchi, G. Kimura, Y. Hamada, Y. Hashimoto, Y. Kitamura, S. Saito
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66:116 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The influence of organic-rich shear zones on pelagic sediment deformation and seismogenesis in a subduction zone (2014)
  • Author(s): Kameda, J., Y. Kouketsu, M. Shimizu, A. Yamaguchi, Y. Hamada, M. Hamahashi, H. Koge, R. Fukuchi, M. Ikeda, T. Kogure, G. Kimura
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 109 Pages: 228-238
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Frictional properties of sediments entering the Costa Rica subduction zone offshore the Osa Peninsula: Implications for fault slip in shallow subduction zones (2014)
  • Author(s): Namiki, Y., A. Tsutsumi, K. Ujiie, J. Kameda
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66:72 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-72
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Stress reversal recorded in calcite vein cuttings from the Nankai accretionary prism, southwest Japan (2014)
  • Author(s): Takeshita, T., Yamaguchi, A., Shigematsu, N.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66:144 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1186/s40623-014-0144-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 新潟県およびその周辺地域の地質構造―３方向の大構造からなる東北日本弧の地質構造モデルとその形成テクトニクス― (2014)
  • Author(s): 豊島剛志
  • Journal Title: 石油技術協会誌 Volume: 79 Pages: 203-211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imaging of the early acceleration phase of the 2013-2014 Boso slow slip event (2014)
  • Author(s): Fukuda, J., A. Kato, K. Obara, S. Miura, and T. Kato
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 41 Pages: 7493-7500
  • DOI: 10.1002/2014GL061550
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 下部地殻剪断帯の初期過程：ノルウェーHasvik斑れい岩体を例として (2015)
  • Author(s): 木村皐史・奥平敬元
  • Organizer: 地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張国際会議場（千葉県）
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] High-temperature fracturing and grain-size-sensitive creep in lower crustal gabbros (2015)
  • Author(s): Okudaira, T., Jeravek, P., Stunitz, H., Fusseis, F.
  • Organizer: 13th Meeting of the Central European Tectonic Studies Groups
  • Place of Presentation: Strelnice building, Kadan (Czech Republic)
  • Year and Date: 2015-04-22 – 2015-04-25
• [Presentation] 沈み込み帯プレート境界における海洋地殻の脱水挙動と地震発生 (2015)
  • Author(s): 亀田 純
  • Organizer: 耐災安全･安心センター公開講座・ミニシンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山市）
  • Year and Date: 2015-03-17 – 2015-03-17
• [Presentation] Step-like migration of early aftershocks following the 2007 Mw 6.7 (2014)
  • Author(s): A. Kato, K. Obara
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: Moscone Center (USA)
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-19
  • Invited
• [Presentation] Multiple Slow-Slip Events Leading up to the 2014 Iquique, Chile Mw 8.1 Earthquake (2014)
  • Author(s): A. Kato, S. Nakagawa
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: Moscone Center (USA)
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [Presentation] Development of the asperity-matrix structure in fault zones: a model for strength reduction and generation of earthquakes (2014)
  • Author(s): T. Takeshita
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: Moscone Center (USA)
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [Presentation] 発震機構解から推定する地震断層の応力状態検出の試み (2014)
  • Author(s): 松本聡・片尾浩・飯尾能久
  • Organizer: 日本地震学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター（新潟県）
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-26
• [Presentation] 内陸地震発生域における 0.1 満点地震観測へ向けて (2014)
  • Author(s): 松本聡・酒井慎一・加藤愛太郎・松澤暢・飯尾能久・満点計画グループ
  • Organizer: 日本地震学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター（新潟県）
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-26
• [Presentation] 活断層における最新滑り面での微粒子の保存 (2014)
  • Author(s): 廣野哲朗・朝山暁
  • Organizer: 日本地震学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター（新潟県）
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-26
• [Presentation] 一般公開セミナー 「新潟地震50周年特別セミナー-過去から学び，未来へ伝える-」 地質から学ぶ「新潟地域の地質構造，活断層と地震」 (2014)
  • Author(s): 小林健太
  • Organizer: 日本地震学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター（新潟県）
  • Year and Date: 2014-11-23 – 2014-11-23
  • Invited
• [Presentation] Submarine mass-transport deposits of the Paleogene Muroto Formation in the Kuromi coastal region, southwest Japan (2014)
  • Author(s): Tonai, S., Ikawa, Y., Shibata, T.
  • Organizer: Geological Society of America 2014 Annual meeting
  • Place of Presentation: Vancouver Convention Centre (Canada)
  • Year and Date: 2014-10-19 – 2014-10-22
• [Presentation] Overview of the 2011 Tohoku Earthquake Slow Slip and Large Earthquakes (2014)
  • Author(s): A. Kato
  • Organizer: Advanced School on Megathrust Earthquakes and Tsunami
  • Place of Presentation: the Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (Italy)
  • Year and Date: 2014-10-12 – 2014-10-25
  • Invited
• [Presentation] 個別要素法（DEM）を用いた岩石破壊の発達過程の数値シミュレーション (2014)
  • Author(s): 荒木優里・奥平敬元
  • Organizer: 日本地質学会第121年学術大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] 下部地殻斑れい岩における高温破砕と粒径依存クリープ：地震時変形と地震間変形？ (2014)
  • Author(s): 奥平敬元・ Stunitz, H.・Jeravek, P.
  • Organizer: 日本地質学会第121年学術大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] 四万十帯牟岐メランジュの断層岩に含まれる雲母粘土鉱物のK-Ar年代 (2014)
  • Author(s): 藤内智士，伊藤 駿，橋本善孝，田村 肇
  • Organizer: 日本地質学会第121年学術大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] U-Pb and Fission track zircon ages from the Kamuikotan metamorphic rocks in Asahikawa district, northern Japan: toward the reconstruction of tectonics (2014)
  • Author(s): A. S. Okamoto, T. Takeshita, H. Iwano, T. Dannhara, H. Nishido, K. Yi, T. Hirata, S. Sakata
  • Organizer: 日本地質学会第121年学術大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] 変形礫岩と石炭化度からみた更新統足柄層群の変形環境 (2014)
  • Author(s): 小林健太・粉川真人
  • Organizer: 日本地質学会第121年学術大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] 屏風山断層の断層岩解析，および赤河断層との切断関係 (2014)
  • Author(s): 香取拓馬・小林健太
  • Organizer: 日本地質学会第121年学術大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] 中央構造線，粟野・田引露頭における断層内部構造形成 (2014)
  • Author(s): 重松 紀生・亀高 正男・稲田 徳之・宮脇 昌弘・岡崎 和彦
  • Organizer: 日本地質学会第121年学術大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] インド南西部太古代後期ダールワール岩体西部，チトラドゥルガ地域のペニンシュラ片麻岩体・花崗岩体・結晶片岩の変形作用 (2014)
  • Author(s): 豊島剛志・M. Satish-Kumar・外田智千・片岡香子・亀井淳志
  • Organizer: 日本地質学会第121年学術大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] Mineral Characteristics of the Plate-boundary Fault at the Japan Trench (2014)
  • Author(s): J. Kameda, M. Shimizu, K. Ujiie, T. Hirose, M. Ikari, F. Remitti, J. Mori, F. Chester, G. Kimura
  • Organizer: 11th Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society
  • Place of Presentation: ロイトンホテル札幌（北海道）
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] To what degree can rocks become soft with increasing deformation? (2014)
  • Author(s): Takeshita, T.
  • Organizer: 11th Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society
  • Place of Presentation: ロイトンホテル札幌（北海道）
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Evolution of fault zone architecture during the exhumation of the Median Tectonic Line in SW Japan (2014)
  • Author(s): Shigematsu, N., Kametaka, M., Inada, T., Miyawaki, M., Okazaki, K.
  • Organizer: 11th Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society
  • Place of Presentation: ロイトンホテル札幌（北海道）
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Book] Intraplate Earthquakes (2014)
  • Author(s): Talwani, P., A. Kato, D. Clark, A. McPherson, T. Allen, M. Assumpção, J. Ferreira, L. Barros, H. Bezzera, G. França, J. Barbosa, E. Menezes, L. Ribotta, M. Pirchiner, A. Nascimento, J. Dourado, M. Lamontagne et al.
  • Total Pages: 398 (231-256)
  • Publisher: Cambridge University Press
• [Remarks] 新学術領域研究 「地殻ダイナミクス」ホームページ
  • URL: http://cd.dpri.kyoto-u.ac.jp/